第三章第三节金属晶体课件.ppt

第三节 金属晶体一、金属的物理通性 容易导电、导热性、有良好的延展性、有金属光泽等。金属（除汞外）在常温下一般都是固体。由于金属原子的外层电子比较少，金属原子容易失去外层电子变成金属离子在金属内部结构中，实际上按一定规律紧密堆积的是带正电荷的金属阳离子和自由电子。金属键-金属阳离子和自由电子之间的强作用力。（电子气理论）金属键既没有方向性也没有饱和性。自由电子被所有金属阳离子共有金属晶体-金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体阳离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高。晶体类型原子 分子离子晶体 金属晶体概念金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体构成微粒微粒间作用力（熔融时破坏的力）离子键(可能含有共价键）物理性质熔沸点硬度导电性溶解性 一部分能溶于水 不溶实例强碱、活泼金属氧化物，绝大多数盐各种金属和合金金属键金属阳离子和自由电子较高 有高有低较大 有软有硬固态不导电，熔融 固态不导电，熔融状态能导电 状态能导电，溶于水的也能导电固态和熔融态 固态和熔融态都能导电 都能导电阴、阳离子(无小分子)离子间通过离子键结合而成的晶体二、金属晶体的结构与金属性质的内在联系 1金属为什么容易导电？金属中的自由电子在外加电场的作用下会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。2金属为什么容易导热？自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。3金属为什么具有良好的延展性？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。1.不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身 的性质有关的是金属的（）A.导电性 B.导热性 C.密度 D.熔点 课堂练习 3.下列叙述中，一定是金属元素的是（）A.最外层只有一个电子 B.核外最外电子层有1-2个电子 C.在反应中很容易失去电子 D.具有金属光泽的单质 2.某晶体不导电，在熔融状态下能被电解，则该晶 体是（）A.分子晶体 B.原子晶体 C.离子晶体 D.金属晶体 CDCC4、下列叙述正确的是（）A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键 B5、为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？三、金属晶体的原子堆积模型1、几个概念 紧密堆积 微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间 配位数 在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数 空间利用率 晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度金属晶体的原子堆积模型 二维空间堆积配位数为4配位数为6密置层非密置层123412 34561.简单立方堆积：金属晶体三维空间堆积模式 非密置层堆积，空间利用率低（52%）配位数是 个.只有金属（Po）采取这种堆积方式6简单立方堆积2、体心立方堆积-钾型：这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞含 个原子，空间利用率不高（68%），属于非密置层堆积，配位数为，许多金属（如Na、K、Fe等）采取这种堆积方式。28体心立方堆积配位数：81234 56 第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5 位。(或对准 2，4，6 位，其情形是一样的)1234 56A B，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？下图是此种六方堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球。1234 56于是每两层形成一个周期，即 ABAB 堆积方式，形成六方紧密堆积。配位数 12(同层 6，上下层各 3)，空间利用率为74%3、六方堆积（镁型）3、六方最密堆积 这种堆积晶胞空间利用率高（74%），属于最密置层堆集，配位数为，许多金属（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积方式。12(同层 6，上下层各 3)第二种排列方式，是将第三层的球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是C 层。1234 561234 561234 56此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数 12。(同层 6，上下层各 3)1234 56BCA面心立方 BCA4、面心立方最密堆积（Cu Ag Au）配位数为12，空间利用率74%ABCABC型镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式简 简单 单立 立方 方钾 钾型 型（体 体心 心立 立方 方密 密堆 堆积 积）镁 镁型 型（六 六方 方最 最密 密堆 堆积 积）铜 铜型 型（面 面心 心立 立方 方最 最密 密堆 堆积 积）堆积模型 采纳这种堆积的典型代表空间利用率 配位数 晶胞简单立方52%6钾型(bcp)K、Na、Fe68%8镁型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12铜型(ccp)Cu,Ag,Au74%12Po(钋)二维空间 三维空间 配位数 空间利用率 简单立方堆积 6 52非密置层 体心立方堆积 8 68 六方最密堆积 12 74 密置层 面心立方堆积 12 74金属晶体的原子堆积模型1下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A 金 属 元 素 的 原 子 只 有 还 原 性，离 子 只 有 氧 化性B金属元素在化合物中一定显正价C金属元素在不同化合物中的化合价均不同D金属单质的熔点总是高于分子晶体能力训练1.右图是钠晶体的晶胞结构，则晶胞中的原子数是.如某晶体是右图六棱柱状晶胞，则晶胞中的原子数是.钠晶体的晶胞练 习81/8+1=2121/6+21/2+3=62关于A族和A族元素的下列说法中正确的是A同一周期中，A族单质的熔点比A族的高B 浓 度 都 是0.01molL1时，氢 氧 化 钾 溶 液 的pH比氢氧化钡的小C氧化钠的熔点比氧化镁的高D加热时碳酸钠比碳酸镁易分解6.关于晶体的下列说法正确的是（A）A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 C、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 7.下列说法中，无科学性错误的是（D）A、离子晶体中一定无共价键 B、极性分子中一定没有非极性键 C、非极性分子中一定没有极性键 D、分子晶体中一定无离子键4、某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。8、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为63.54，密度8.936g/cm3，试求（1）图中正方形边长 a，（2）铜的金属半径 raarrorr提示：数出面心立方中的铜的个数：物质的熔点的比较一、根据状态判断：相同状况下，固体液体气体二、根据晶体类型判断：先看是否同种晶体，1、若晶体类型不同，一般：原子晶体离子晶体分子晶体。2、若晶体类型相同，则有：离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，单个离子所带电荷越大，晶格能越大，离子键越强，熔点就越高。原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的熔点一般都低。合金的硬度比它的各成分金属的硬度一般都高。课后阅读材料1超导体一类急待开发的材料一般说来，金属是电的良好导体(汞的很差)。1911年荷兰物理学家H昂内斯在研究低温条件下汞的导电性能时，发现当温度降到约4 K(即269、)时汞的电阻“奇异”般地降为零，表现出超导电性。后又发现还有几种金属也有这种性质，人们将具有超导性的物质叫做超导体。2合金：两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，叫做合金，合金属于混合物，对应的固体为金属晶体。合金的特点仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；熔点比各成份金属的都低；强度、硬度比成分金属大；有的抗腐蚀能力强；导电性比成分金属差。资料金属之最熔点最低的金属是-汞熔点最高的金属是-钨密度最小的金属是-锂密度最大的金属是-锇硬度最小的金属是-铯硬度最大的金属是-铬最活泼的金属是-铯最稳定的金属是-金延性最好的金属是-铂展性最好的金属是-金常见金属导电和导热能力由大到小的顺序：Ag,Cu,Au,Al,Zn,Pt,Sn,Fe,Pb,Hg3 有A、B、C三 种 元 素。已 知4gA元 素 的 单 质与 水 作 用，标 况 下 放 出H22.24L，反 应 中 有1.2041023个 电 子 发 生 转 移。B元 素 可 与A形 成AB2型 的 离 子 化 合 物，且 知A、B的 离 子 具 有 相 同 的核 外 电 子 排 布。元 素C的 气 态 氢 化 物 可 与 其 最高 价 氧 化 物 的 水 化 物 发 生 非 氧 化 还 原 反 应 生 成 盐，1mol该盐含42个电子。据此填写下列空白：（1）元 素 符 号：A_，B_，C_。（2）用 电 子 式 表 示C的 气 态 氢 化 物 的 形 成 过 程_；它 与B的 气 态 氢 化 物 反 应 时 有_现 象 发 生，生 成 物 的 电 子 式_，它属于_晶体。